Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Сущность: осуществляют воспроизведение аэродинамического силового и теплового воздействия и измерение температуры. Силовое воздействие от нагружающих элементов до наружной поверхности обтекателя передается n-ым количеством стержней (равномерно распределенных по поверхности конструкции), проходящих через стенки токопроводящей и теплоизолирующей оболочки, причем сумма площадей поперечного сечения стержней много меньше нагреваемой поверхности, а плотность распределения стержней по поверхности конструкции выбирают таким образом, чтобы исключить концентраторы механических напряжений при взаимодействии стержней с наружной поверхностью конструкции. Технический результат: полное воспроизведение аэродинамического воздействия (теплового и силового) на наружной поверхности обтекателя из неметаллических материалов при наземной отработке конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

В настоящее время воспроизведение аэродинамического нагрева осуществляется в различных установках: аэродинамических трубах, баллистических установках, плазменных установках, стендах на основе сжигания топлива (прямоточных реактивных двигателях) [Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. / А.Н. Баранов [и др.]. - М.: Машиностроение - 1974. - 344 с.; Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее: В 3 т. - Т.3. Экспериментальные исследования. / Ю.В. Полежаев, С.В. Резник, А.Н. Баранов и др., Под ред. Ю.В. Полежаева и С.В. Резника. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 264 с.: ил.]. Испытание натурных конструкций в таких установках требует огромных материальных затрат, поэтому широкого распространения в практике наземных испытаний эти установки не получили.

Наиболее широкое распространение в практике наземных испытаний получили стенды радиационного нагрева, так как они просты в эксплуатации, позволяют достаточно легко изменять конфигурацию нагревателя в зависимости от геометрии конструкции обтекателя.

Однако стандартные стенды радиационного нагрева (на базе ламп инфракрасного излучения) имеют ряд ограничений. Для элементов летательных аппаратов сложной формы, когда геометрические размеры конструкции сравнимы с размерами нагревателей, присутствует большая погрешность задания температурного поля. Кроме того при задании высоких температур (выше температуры смягчения кварца) инфракрасные нагреватели выходят из строя.

Наиболее близким по технической сущности является способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов по патенту Российской Федерации №2517790, G01M 9/04, G01N 25/72, 2012. В этом способе тепловое нагружение осуществляется за счет пропускания электрического тока через токопроводящую тонкостенную оболочку переменной толщины по высоте обтекателя, эквидистантную наружной поверхности обтекателя, выполнением оболочки из гибких токопроводящих материалов и ограничителем из пористого теплоизолирующего материала, внутренняя поверхность которого эквидистантна наружной поверхности изделия, а в зазоре между внутренней поверхностью токопроводящей оболочки и наружной поверхностью изделия нагнетается инертный газ под давлением.

Однако техническое решение по патенту РФ №2517790 имеет ограниченное применение при воспроизведении полного аэродинамического воздействия (теплового и силового) на испытуемый обтекатель. С применением прототипа можно воспроизвести только силовое воздействие за счет изменения давления инертного газа, а задание поперечных нагрузок (изгибающих моментов), действующих на обтекатель, практически невозможно реализовать.

Техническим результатом заявляемого изобретения является полное воспроизведение аэродинамического воздействия (теплового и силового) на наружной поверхности обтекателя из неметаллических материалов при наземной отработке конструкции.

Технический результат обеспечивается тем, что предложенный способ включает нагрев наружной поверхности и измерение температуры в инертной среде, где силовое воздействие от нагружающих элементов до наружной поверхности обтекателя передается n-ым количеством стержней (равномерно распределенных по поверхности конструкции), проходящих через стенки токопроводящей и теплоизолирующей оболочки, причем сумма площадей поперечного сечения стержней много меньше нагреваемой поверхности, а плотность распределения стержней по поверхности конструкции выбирается таким образом, чтобы исключить концентраторы механических напряжений при взаимодействии стержней с наружной поверхностью конструкции.

При отработке конструкции керамических обтекателей ракет с применением установок радиационного нагрева силовое нагружение воспроизводят различными лямочными устройствами. Площадь взаимодействия таких устройств по отношению ко всей площади испытуемого изделия варьирует в диапазоне 0,01-0,1, причем необходимо подчеркнуть, что устройства помещаются в зоне нагрева. В прототипе (патент РФ №2517790) из-за малого рабочего пространства и более высокой температуры такие устройства невозможно использовать, поэтому заявляемое техническое решение является единственным для воспроизведения силовой составляющей аэродинамического воздействия. Кроме того, оно позволяет рассредоточить взаимодействие нагружающих устройств с испытуемым изделием, что позволяет повысить точность задания силового поля. Расчетным путем доказано, что при диаметре нагружающих стержней 10 мм из непрозрачных материалов, например из оксида циркония, искажение температурного поля в местах взаимодействия с испытуемым изделием составит не более 5%, что приемлемо для теплопрочностных испытаний обтекателей из керамики, а если применять прозрачные материалы, например кварцевое или ситалловое стекло, то погрешность искажения становится значительно меньше.

На чертеже представлен один из вариантов реализации способа. Силовое нагружение от нагружающих мешков 6 (которые монтируются на опорном корпусе 5) передаются на испытуемое изделие 1 нагружающими стержнями 7 через отверстия в теплоизоляции 3 и нагревателе 2, а для подачи напряжения на нагреватель 2 используют шины 4.

1. Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей ракет, включающий воспроизведение аэродинамического силового и теплового воздействия и измерение температуры, отличающийся тем, что силовое воздействие от нагружающих элементов до наружной поверхности обтекателя передается n-ым количеством стержней (равномерно распределенных по поверхности конструкции), проходящих через стенки токопроводящей и теплоизолирующей оболочки, причем сумма площадей поперечного сечения стержней много меньше нагреваемой поверхности, а плотность распределения стержней по поверхности конструкции выбирают таким образом, чтобы исключить концентраторы механических напряжений при взаимодействии стержней с наружной поверхностью конструкции.

2. Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей ракет по п. 1, отличающийся тем, что отношение суммы площадей поперечного сечения стержней на единицу площади к полной площади единицы нагреваемой поверхности меньше 0,1.

3. Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей ракет по п. 1, отличающийся тем, что плотность распределения стержней по поверхности конструкции выбирается экспериментально по напряженно-деформированному состоянию макета испытуемого обтекателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для технической диагностики неоднородных конструкций. Согласно заявленному решению перед проведением тепловизионного обследования выбирают время тепловой инерции равным 3-20 минут в зависимости от скорости реакции компонентов пенополиуретана, марки оболочки и толщины слоя изолирующего слоя пенополиуретана на трубе.

Изобретение относится к области сбора и обработки информации. Техническим результатом является обеспечение синхронизации моментов получения сигналов от датчиков независимо от их удаленности и места положения при использовании общего компьютеризированного средства сбора информации.

Использование: для оценки надежности конструкции из электропроводных полимерных композиционных материалов на основе контроля распределения электрических потенциалов по поверхности.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для проектирования аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быт использовано при испытаниях изделий на термическую стойкость. Заявлен способ испытаний полых изделий на термостойкость, заключающийся в нагреве изделия изнутри и охлаждении снаружи.
Изобретение относится к тепловым способам неразрушающего контроля и диагностики дефектов в стенках элементов конструкции и может быть использовано для дефектоскопии различных объектов.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при наземных тепловакуумных испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) негерметичных космических аппаратов (КА).

Изобретение относится к экспериментальной технике и может быть использовано для теплопрочностных статических испытаний конструкций летательных аппаратов, в частности к средствам, обеспечивающим воспроизведение нестационарных температурных полей в испытываемых конструкциях воздушно-космических самолетов (ВКС).

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для идентификации близких к поверхности дефектов в контролируемом объекте. Согласно заявленному термографическому способу область поверхности контролируемого объекта нагревают, например, индуктивно.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано для получения гиперзвукового потока газа в лабораторных условиях. Аэродинамическая труба содержит установленные симметрично с образованием общей форкамеры два дифференциальных мультипликатора давления, поршни которых выполнены ступенчатыми и установлены с возможностью перемещения навстречу друг другу.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к установкам для определения аэродинамических характеристик модели в аэродинамической трубе в присутствии неподвижного экрана.
Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к проведению исследований в аэродинамической трубе аэродинамических характеристик экранопланов, и может быть использовано для совершенствования аэрогидродинамических компоновок экранопланов.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано преимущественно при исследованиях аэродинамического обтекания моделей в аэродинамических трубах.

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний и предназначено для использования в аэродинамических трубах, где требуется определение угла атаки начала отрыва потока и выявление зон отрыва потока с гладких поверхностей испытуемых моделей.

Изобретение относится к областям авиакосмической и авиационной техники, а именно к способам идентификации аэродинамических характеристик летательного аппарата при проведении летных исследований.

Изобретение относится к области авиации, в частности к экспериментальной аэродинамике, и может быть использовано для испытания моделей сечений лопастей несущего винта вертолета.

Заявленное изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к способу определения аэродинамических характеристик (АДХ) моделей летательных аппаратов (ЛА), и может быть использовано в аэродинамических трубах (АДТ) при определении параметров потока на выходе из протоков модели, имитирующих каналы силовой установки.

Заявленное изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к устройствам для испытания моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, и может быть использовано для определения их аэродинамических статических и динамических характеристик.

Изобретение относится к области швейного материаловедения, в частности к способу исследования процессов деформации защитных конструкций одежды под действием аэродинамической нагрузки.

Изобретение относятся к области экспериментальной аэрогазодинамики. Универсальная рабочая камера Эйфеля аэрогазодинамической установки содержит рабочую камеру, источник модельного газа на ее входе, а на выходе камеры - диффузор. В рабочей камере установлена перегородка, образующая вспомогательную камеру. В перегородке выполнены отверстия. Одно отверстие имеет диаметр в 1,1÷1,3 раза больше выходного диаметра сопла и выполнено соосно с соплом. Отверстия на периферии перегородки снабжены заглушками. Технический результат изобретения позволяет проводить испытания как моделей кормовых частей ракет с соплами ракетных двигателей, так и различных моделей летательных аппаратов при минимальных затратах на перекомпоновку и перенастройку элементов рабочей части установки. При испытаниях моделей летательных аппаратов в отверстия на периферии перегородки устанавливают заглушки. Узел крепления державки испытываемых моделей установлен во вспомогательной камере. При испытаниях кормовой части ракеты заглушки в отверстия на периферии перегородки не устанавливают. 4 ил.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов, а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть ракеты в наземных условиях. Сущность: осуществляют воспроизведение аэродинамического силового и теплового воздействия и измерение температуры. Силовое воздействие от нагружающих элементов до наружной поверхности обтекателя передается n-ым количеством стержней, проходящих через стенки токопроводящей и теплоизолирующей оболочки, причем сумма площадей поперечного сечения стержней много меньше нагреваемой поверхности, а плотность распределения стержней по поверхности конструкции выбирают таким образом, чтобы исключить концентраторы механических напряжений при взаимодействии стержней с наружной поверхностью конструкции. Технический результат: полное воспроизведение аэродинамического воздействия на наружной поверхности обтекателя из неметаллических материалов при наземной отработке конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх